Cálculo de dispositivos de aterramento em instalações elétricas. Cálculo online do loop de aterramento, cálculo do dispositivo de aterramento, eletrodo de aterramento. Fórmula universal para calcular a resistência de uma barra vertical

Cálculo de dispositivos de aterramento em instalações elétricas.  Cálculo online do loop de aterramento, cálculo do dispositivo de aterramento, eletrodo de aterramento.  Fórmula universal para calcular a resistência de uma barra vertical
Cálculo de dispositivos de aterramento em instalações elétricas. Cálculo online do loop de aterramento, cálculo do dispositivo de aterramento, eletrodo de aterramento. Fórmula universal para calcular a resistência de uma barra vertical

A literatura técnica frequentemente fala sobre aterramento e zeramento. De fato, a questão do aterramento em casas e apartamentos surgiu em nosso país há relativamente pouco tempo. Mesmo quando as brigadas comunistas eletrificaram o país, apenas fase e zero foram trazidos para as casas da aldeia. Nenhuma menção foi feita ao fio terra. Em primeiro lugar, eles economizaram o alumínio como um metal estratégico para aeronaves e, em segundo lugar, poucas pessoas se importavam com os problemas de proteção da população contra choques elétricos e, em terceiro lugar, não pensavam no aterramento como uma medida eficaz para proteger as pessoas. Já passou bastante tempo para os comunistas desaparecerem, e com eles o país em que governaram se desintegrar, mas os monumentos deixados depois deles ainda estão de pé. Monumentos se erguem e casas são destruídas.

Em nossas casas, apenas as tubulações de água, esgoto e gasodutos, bem como as blindagens do piso, são aterradas. Ao mesmo tempo, os tubos de gasodutos não são adequados para aterramento devido ao gás explosivo que os atravessa. Tubulações de esgoto para aterramento também não podem ser usadas. Embora o esgoto seja inteiramente de ferro fundido, as juntas dos tubos de ferro fundido são vedadas com cimento, que é um mau condutor. Os canos de água parecem ser um bom terreno, mas lembre-se de que os canos não são colocados no solo, mas em uma camada de isolamento em canais especiais. O aterramento mais confiável é do quadro de distribuição do piso.

Nas empresas, tudo foi feito com competência desde o início e tudo o que era possível foi fundamentado. Além do aterramento, as empresas usam o aterramento. Muitos acreditam erroneamente que o aterramento é a fiação na saída do fio neutro até o contato de aterramento. Os conceitos de "aterramento" e "zero" estão intimamente relacionados ao conceito de neutro.

Neutro - o ponto de convergência de três fases através dos enrolamentos do transformador, conectados por uma estrela. Se este ponto estiver conectado a condutores de aterramento, um neutro aterrado do transformador é formado e o sistema geral é chamado de aterrado. Se um barramento for soldado a este ponto e conectado a todos os dispositivos e dispositivos, o equipamento será aterrado.

Se o neutro estiver conectado a um barramento neutro (sem aterramento), um neutro isolado do transformador é formado e o sistema geral é chamado de neutro. Se este barramento estiver conectado a todos os dispositivos e dispositivos, o equipamento será zerado.

A ideia é que a corrente flua através de um condutor aterrado ou aterrado apenas quando houver um desequilíbrio de fase, mas isso é para um transformador e durante a operação de emergência. Você não pode escolher - neutralizar ou aterrar o equipamento. Isso já foi feito na subestação. Normalmente é usado um neutro solidamente aterrado.

Se, por exemplo, o enrolamento do motor da máquina de lavar desmoronou e apareceu resistência entre a carcaça e o enrolamento, haverá um potencial na carcaça da máquina de lavar que pode ser detectado com uma chave de fenda indicadora. Se a máquina não estiver aterrada, quando você tocar o corpo, o potencial da máquina se tornará o potencial da sua mão, e desde então. o banheiro onde a máquina está localizada é uma sala particularmente perigosa em termos de choque elétrico e, portanto, o piso é condutor, a perna adquirirá potencial zero e, portanto, você receberá um choque com uma tensão proporcional ao potencial do braço. Se a máquina estiver aterrada, teoricamente o disjuntor de proteção disparará. Se a máquina for zerada, o potencial se espalhará por toda a máquina e, quando tocado, os potenciais do braço e da perna serão os mesmos. Basta ter em mente que a corrente se espalha e ao caminhar, as pernas estão sob diferentes potenciais. E, claro, você pode ser atingido pela tensão.

Critérios de Aplicação de Aterramento

Aterramento de proteção - uma conexão elétrica intencional ao terra ou seu equivalente de partes metálicas sem corrente de instalações elétricas que podem ser energizadas.

O aterramento de proteção é utilizado em redes com tensão de até 1000 V AC - trifásico trifásico com neutro aterrado; monofásico de dois fios, isolado do terra; redes CC de dois fios com um ponto médio isolado dos enrolamentos da fonte de corrente; em redes acima de 1000 V AC e DC com qualquer modo neutro.

O aterramento é obrigatório em todas as instalações elétricas a uma tensão de 380 V e acima de AC, 440 V e acima de DC, e em ambientes com maior perigo, especialmente perigoso e em instalações externas com uma tensão de 42 V e acima de AC, 110 V e acima DC; em qualquer tensão em áreas perigosas.

Dependendo da localização dos condutores de aterramento em relação ao equipamento de aterramento, existem dois tipos de dispositivos de aterramento - remoto e loop.

Com um dispositivo de aterramento remoto, a chave de aterramento é colocada fora do local em que o equipamento aterrado está localizado.

Com um dispositivo de aterramento em loop, os eletrodos de aterramento são colocados ao longo do contorno (perímetro) do local em que o equipamento aterrado está localizado, bem como dentro deste local.

Em instalações elétricas abertas, as caixas são conectadas diretamente ao eletrodo de aterramento com fios. Nos edifícios, é colocada uma linha de aterramento, à qual os fios de aterramento são conectados. A rede de aterramento é conectada ao condutor de aterramento pelo menos em dois lugares.

Como condutores de aterramento, em primeiro lugar, os condutores de aterramento naturais devem ser usados ​​​​na forma de comunicações metálicas colocadas no subsolo (com exceção de tubulações para substâncias combustíveis e explosivas, tubos de rede de aquecimento), estruturas metálicas de edifícios conectados ao solo, chumbo bainhas de cabos, tubos de revestimento de poços artesianos, poços, fossas, etc.

Como condutores de aterramento natural de subestações e quadros, recomenda-se o uso de condutores de aterramento de linhas de transmissão aéreas de saída conectadas ao dispositivo de aterramento de subestações ou quadros usando cabos de proteção contra raios das linhas.

Se a resistência dos condutores de aterramento naturais Rz atender aos padrões exigidos, o dispositivo de condutores de aterramento artificiais não será necessário. Mas isso só pode ser medido. É impossível calcular a resistência dos condutores de aterramento natural.

Quando os eletrodos de aterramento naturais não estão disponíveis ou seu uso não fornece os resultados desejados, são usados ​​​​eletrodos de aterramento artificiais - hastes feitas de aço angular 50X50, 60X60, 75X75 mm de tamanho com uma espessura de parede de pelo menos 4 mm, 2,5 - 3 m grandes; tubos de aço com diâmetro de 50 a 60 mm, comprimento de 2,5 a 3 m com espessura de parede de pelo menos 3,5 mm; barra de aço com um diâmetro de pelo menos 10 mm, um comprimento de até 10 m ou mais.

Os eletrodos de aterramento são conduzidos em uma fileira ou ao longo de um contorno a uma profundidade tal que 0,5-0,8 m permaneçam da extremidade superior do eletrodo de aterramento até a superfície do solo. A distância entre os eletrodos de aterramento verticais deve ser de pelo menos 2,5-3 m.

Para conectar os condutores de aterramento verticais entre si, são usadas tiras de aço com espessura de pelo menos 4 mm e seção transversal de pelo menos 48 mm2 ou um fio de aço com diâmetro de pelo menos 6 mm. As tiras (condutores de aterramento horizontais) são conectadas aos condutores de aterramento verticais por soldagem. O local de soldagem é revestido com betume para isolamento de umidade.

As linhas de aterramento dentro de edifícios com instalações elétricas com tensões de até 1000 V são feitas com uma tira de aço com seção transversal de pelo menos 100 mm2 ou aço redondo de mesma condutividade. Os ramais das instalações principais para as elétricas são feitos com uma tira de aço com seção transversal de pelo menos 24 mm2 ou aço redondo com um diâmetro de pelo menos 5 mm.

As resistências normalizadas dos dispositivos de aterramento são fornecidas na Tabela 1.

Tabela 1. Resistência admissível do dispositivo de aterramento em instalações elétricas até e acima de 1000 V

Os maiores valores permitidos de R s, Ohm

Características das instalações elétricas

< 500А

R s \u003d 250 / I s< 10

Para instalações elétricas com tensões superiores a 1000V e corrente nominal de fuga à terra I z< 500А

Rc = 125/Ic< 10

Desde que o dispositivo de aterramento seja comum para instalações elétricas com tensão até e acima de 1000 V e corrente nominal de falta à terra I z< 500

Em instalações elétricas com tensão de 660/380 V

Em instalações elétricas com tensão de 380/220 V

Em instalações elétricas com tensão de 220/127 V

As correntes de falta à terra estimadas são tomadas de acordo com os dados do sistema de potência ou por cálculos. Em princípio, ao construir uma casa de campo, não é necessária uma corrente de falta à terra. Este é um problema de aterramento da subestação.

O cálculo do aterramento pelo método do fator de utilização é realizado da seguinte forma.

1. De acordo com o PUE, a resistência de aterramento necessária Rg é definida de acordo com a tabela 1.

2. Determinar por medição, cálculo ou com base em dados de operação de dispositivos de aterramento semelhantes, a possível resistência de propagação de condutores de aterramento naturais Re.

3. Se Re Rz, então é necessário um dispositivo de aterramento artificial.

4. Determine a resistividade do solo ρ da tabela 2. Ao fazer os cálculos, esses valores devem ser multiplicados por um fator de sazonalidade que depende das zonas climáticas e do tipo de eletrodo de aterramento (tabela 3).

Mesa 2. Valores aproximados de resistividade do solo e da água p, Ohm m

Nome do solo

Resistividade, Ohm m

Marga

Terra do jardim

Argila (camada 7-10 m) ou cascalho

Marga, calcário, areia grossa com pedregulhos

Rochas, pedregulhos

Chernozem

Água do rio (nas planícies)

Água do mar

Distribuição aproximada dos países da CEI por zonas climáticas:

1 zona: Arkhangelsk, Kirov, Omsk, regiões de Irkutsk, Komi, Urais;

Zona 2: regiões de Leningrado e Vologda, a parte central da Rússia, as regiões centrais do Cazaquistão, a parte sul da Carélia.

3 zona: Letônia, Estônia, Lituânia, Bielorrússia, regiões do sul do Cazaquistão; Regiões de Pskov, Novgorod, Smolensk, Bryansk, Kursk e Rostov.

Zona 4: Azerbaijão, Geórgia, Armênia, Uzbequistão, Tadjiquistão, Quirguistão, Turcomenistão (exceto regiões montanhosas), território de Stavropol, Moldávia.

Tabela 3 Sinais de zonas climáticas e valores do coeficiente K com

Dados que caracterizam as zonas climáticas e o tipo de eletrodos de aterramento usados

Zonas climáticas da CEI

Características climáticas das zonas:

baixa temperatura média de longo prazo (janeiro), °C

de -20 a -15

-14 a -10

temperatura média mais alta de longo prazo (julho), °С

de +16 a +18

de +18 a +22

de +22 a +24

de +24 a +26

precipitação média anual, mm

duração do congelamento da água, dias

O valor do coeficiente Kc ao usar eletrodos de haste com comprimento de 2 a 3 m e profundidade de seus topos de 0,5 a 0,8 m

O valor do coeficiente K "s ao usar eletrodos estendidos e a profundidade de seus topos é de 0,8 m

O valor do coeficiente Kc com um comprimento de 5 m e uma profundidade do topo de 0,7-0,8 m

5. Determine a resistência, Ohm, ao espalhamento de um eletrodo terra vertical - uma haste de seção transversal circular (tubular ou angulada) no solo:

Tabela 4 Os coeficientes de uso de M em eletrodos verticais de tubos, cantoneiras ou hastes colocadas em fila sem levar em conta a influência da banda de comunicação

A relação entre a distância entre os eletrodos e seu comprimento: a / l

Número de eletrodos M em

Tabela 5 Coeficientes de utilização Mv de eletrodos verticais de tubos, cantoneiras ou hastes colocadas ao longo do contorno sem levar em conta a influência da banda de comunicação

Razão de distância
entre os eletrodos ao seu comprimento a/l

Número de eletrodos M em

6. Ao organizar condutores de aterramento simples na forma de uma pequena fileira de hastes verticais, o cálculo pode ser concluído aqui e a condutividade da tira de conexão não pode ser determinada, pois seu comprimento é relativamente pequeno (neste caso, a resistência do dispositivo de aterramento será realmente um pouco superestimado). Como resultado, a fórmula geral para calcular a resistência dos eletrodos de aterramento verticais se parece com isso

p - Valores aproximados da resistividade dos solos e da água, Ohm m, tabela 2

KS - Sinais de zonas climáticas e valores de coeficientes, tabela 3.

L é o comprimento do eletrodo terra vertical, m

d é o diâmetro do eletrodo terra vertical, m

t' é o comprimento da superfície do solo até o meio do eletrodo de aterramento vertical, m

Mv é o fator de utilização dos condutores de aterramento verticais, dependendo do número de condutores de aterramento e da distância entre eles (Tabelas 4, 5). O número preliminar de eletrodos de aterramento vertical para determinar Mv pode ser igual a Mv = rv / Rz

a é a distância entre os condutores de aterramento verticais (geralmente a razão entre a distância entre os condutores de aterramento verticais e seu comprimento é considerada igual a a/l=1;2;3)

enquanto l>d, t0>0,5 m;

para um canto com largura de prateleira b obtenha d=0,95b.

Para aterramento horizontal o cálculo é realizado pelo mesmo método do fator de utilização

1. Determine a resistência, Ohm, ao espalhamento de um eletrodo terra horizontal. Para uma seção de barra redonda:

Tabela 6 Coeficientes de uso M g de um eletrodo de tira horizontal (tubos, ângulos, tiras, etc.) ao colocar eletrodos verticais em fila.

M g no número de eletrodos seguidos

Tabela 7 O fator de utilização M g de um eletrodo de tira horizontal (tubos, ângulos, tiras, etc.) ao colocar eletrodos verticais ao longo do contorno.

A razão entre a distância entre os eletrodos e o comprimento a/l

M g com o número de eletrodos no loop de terra

p - valores aproximados da resistividade dos solos e da água, Ohm m, tabela 2

CS - sinais de zonas climáticas e valores de coeficientes, tabela 3.

L é o comprimento do eletrodo terra horizontal, m

d é o diâmetro do eletrodo terra horizontal, m

t' é o comprimento da superfície do solo até o meio do eletrodo de aterramento horizontal, m

MV-coeficiente de utilização de eletrodos de aterramento horizontais, dependendo do número de eletrodos de aterramento e da distância entre eles (Tabelas 6, 7).

a é a distância entre os condutores de aterramento horizontais (geralmente a razão entre a distância entre os condutores de aterramento horizontais e seu comprimento é considerada igual a a/l=1;2;3)

Rz - Resistência admissível do dispositivo de aterramento em instalações elétricas até e acima de 1000 V, tabela 1

Aqui l>d, l>>4t'. Para uma tira de largura b, obtém-se d=0,5b.

Exemplo 1

Calcule o dispositivo de aterramento da subestação de fábrica 35/10 kV, localizada na segunda zona climática. As redes de 35 e 10 kV operam com neutro não aterrado. No lado de 35 kV Iz=8A, no lado de 10 kV Iz=19A. As necessidades próprias da subestação são alimentadas por um transformador de 10/0,4 kV com neutro aterrado no lado de 0,4 kV, não havendo condutores de aterramento naturais. Resistividade do solo em umidade normal p=62 Ohm*m. O equipamento elétrico da subestação ocupa uma área de 18*8 m².

Decisão

Vamos estimar o número de eletrodos verticais 10 pcs. de acordo com a tabela 5, Mv=0,58.

Se Nv<10, все хорошо и можно принимать Nв=9 электродов.

Se Nv>10, é necessário aumentar Mv, o que aumentará correspondentemente o número aproximado de eletrodos.

Vamos estimar o número de eletrodos horizontais 50 pcs. de acordo com a tabela 6, Mg=0,2.

Se Ng<50, все хорошо и можно принимать Nг=49 электродов.

Se Ng>50, é necessário aumentar o Mv, o que aumentará correspondentemente o número aproximado de eletrodos.

Exemplo 2

Calcule o dispositivo de aterramento de uma casa de campo na Bielorrússia. A casa fica em solo argiloso, portanto, a resistividade do solo é p=40 ohm*m. Para aterramento, são utilizados acessórios com diâmetro de 12 mm e comprimento de 2 metros.

Decisão

De acordo com a tabela 1 - Rz \u003d 4

De acordo com a tabela 2 - p \u003d 40 Ohm * m

De acordo com a tabela 3 - Kc \u003d 1,6

Os eletrodos serão colocados em fila, portanto, de acordo com a Tabela 4, vamos estimar o número de eletrodos verticais, por exemplo, 10 peças. Mv=0,62
A profundidade de condução de todos os eletrodos do solo é de 0,7 metros, mais metade do comprimento de um eletrodo de dois metros e, portanto, t'=1,7 metros.

Encontre o número de eletrodos verticais

Se Nv>10, então é necessário aumentar Mv, o que aumentará correspondentemente o número aproximado de eletrodos.

De acordo com a tabela 4, estimamos o número de eletrodos verticais, totalizando 15 unidades. Мv=0,56

Se Nv<15, все хорошо и можно принимать Nв=14 электродов.

Vamos para o outro lado e soldar a estrutura dos pinos, enterrando-a 0,8 metros no subsolo. É assim que os eletrodos de aterramento horizontais são obtidos.

De acordo com a tabela 1 - Rz \u003d 4

De acordo com a tabela 2 - p \u003d 40 Ohm * m

De acordo com a tabela 3 - Kc \u003d 1,6

A profundidade de entupimento de todos os eletrodos da superfície da terra é de 0,7 metros, mais metade do comprimento de um eletrodo de dois metros e, portanto, t' = 1,7 metros

Vamos estimar o número de eletrodos horizontais, por exemplo, 30 peças. de acordo com a tabela 6, Mg=0,24

Se Ng>30, você precisa aumentar o Mg, o que aumentará correspondentemente o número aproximado de eletrodos.

De acordo com a tabela 6, vamos estimar o número de eletrodos horizontais, por exemplo, 50 peças. Mg=0,21

Se Ng<10, все хорошо и можно принимать Nг=37 электродов.

O aterramento leva em conta a propriedade da Terra de conduzir eletricidade. Os eletrodos de aterramento são geralmente feitos de aço. O aço eventualmente enferruja e colapsa, e o aterramento desaparece. Este processo é irreversível, mas podem ser utilizadas hastes de aço revestidas de zinco. O zinco também é um metal, mas não enferruja bem enquanto a camada de zinco estiver lá. Quando ao longo do tempo o zinco é lavado ou desgastado por meios mecânicos, por exemplo, ao martelar eletrodos em solo duro, as pedras podem descascar o revestimento, então a taxa de corrosão dobrará. Às vezes, eletrodos especiais revestidos de cobre são usados.

As hastes de aterramento podem ser retiradas daquelas que foram usadas como reforço para o concreto da fundação. Eles não podem ser pintados ou revestidos com compostos resinosos - a resina atuará como isolante e não haverá aterramento. Quanto mais longas as hastes, menos elas serão necessárias para o aterramento, mas mais difícil será cravá-las no solo. Portanto, primeiro você precisa cavar uma vala de 1 metro de profundidade. Insira um pedaço de reforço, previamente afiado, na vala, de modo que saia do fundo da vala não mais que 20 centímetros. Então, após 2 metros, o próximo reforço está entupido e assim por diante de acordo com o cálculo. Em seguida, o reforço é colocado no fundo da vala e soldado a todos os pinos entupidos. O local de soldagem deve ser revestido com betume para isolamento de umidade. Isso é feito porque vergalhões de 12 mm de espessura apodrecerão no solo por muito tempo, mas a área de soldagem é relativamente pequena em área, mas a mais responsável.

Depois de entupir todos os eletrodos, você pode realizar um experimento. Puxamos o cabo de extensão para fora da casa. A fonte de tensão deve vir de um poste da subestação. É impossível usar uma fonte autônoma como um gerador para teste - não haverá circuito fechado. No cabo de extensão encontramos a fase e conectamos um fio da lâmpada e com o segundo fio tocamos os eletrodos soldados. Se a luz estiver acesa, medimos a tensão entre o fio de fase e os eletrodos aterrados, a tensão deve ser de 220 V, mas a luz deve ser brilhante o suficiente. Você também pode medir a corrente através de uma lâmpada de 100 watts. Se a corrente for cerca de 0,45 A, está tudo bem, mas se a corrente for muito menor, você deve adicionar hastes de aterramento.

É necessário obter um brilho normal da lâmpada e corrente dentro da faixa normal. Depois disso, os pontos de soldagem são derramados com betume e um pedaço de reforço é removido da vala, prendendo-o à casa. Depois disso, a vala pode ser preenchida. A peça de reforço removida deve ser soldada ao quadro elétrico da casa. Da blindagem, já separe todos os pontos com cabos de cobre.

Continuamos a considerar o melhor software para eletricistas e, neste artigo, gostaria de me concentrar em uma visão geral dos programas para calcular o aterramento. Antes de se dirigir para ou na subestação, o primeiro passo é calcular a resistência de aterramento de proteção, bem como o número de eletrodos e o comprimento do eletrodo de aterramento horizontal. Além disso, os dados calculados sobre a seção transversal do GZSH, o condutor PE principal e até mesmo o cálculo da tensão do degrau serão úteis. Tudo isso pode ser feito usando programas especiais, sobre os quais falaremos agora.

"Eletricista"

O primeiro produto de software que gostaria de considerar chama-se "Elétrico". Já falamos dele quando consideramos o melhor. Assim, o "Eletricista" pode lidar facilmente com os cálculos dos parâmetros do circuito de aterramento. A vantagem deste produto é que é bastante fácil de usar, russificado e, além disso, existe a possibilidade de download gratuito. Você pode ver a interface do programa nas capturas de tela abaixo:



Tudo o que você precisa é definir os dados iniciais e clicar no botão "Cálculo de contorno". Como resultado, você receberá não apenas uma metodologia de cálculo detalhada com as fórmulas utilizadas, mas também um desenho que mostrará o loop de terra finalizado. Quanto à precisão do trabalho de cálculo, aqui recomendamos usar apenas as versões mais recentes do programa, porque. em versões desatualizadas, existem muitas falhas que foram eliminadas ao longo do tempo. Se você precisar calcular um loop de terra para uma casa particular ou estruturas mais sérias, por exemplo, uma sala de caldeiras ou uma subestação, recomendamos o uso deste produto.

O cálculo do aterramento no programa Eletricista é mostrado no vídeo:

"Cálculo de dispositivos de aterramento"

O nome do segundo programa fala por si. Graças a ele, é possível calcular não apenas o loop de terra, mas também a proteção contra raios, o que também é extremamente necessário. A interface do programa é bastante simples, de fato, como no analógico discutido acima. O formulário para preenchimento dos dados iniciais fica assim:

Se você precisar realizar o cálculo mais simples do loop de terra agora mesmo, pode usar o nosso. A precisão dos cálculos, é claro, é inferior aos produtos de software fornecidos no artigo, no entanto, você ainda obterá valores aproximados, nos quais deve se concentrar.

"Aterramento"

Outro produto de software cujo nome fala por si. Como nos dois programas anteriores, este pode ser resolvido sem problemas, porque. A interface é simples e apresentada em russo. A última versão do programa (v3.2) permite não só calcular a capacidade de armazenamento, mas também avaliar a possibilidade de utilização de fundações de concreto armado de edifícios industriais como contorno de proteção. Além disso, o programa pode ajudá-lo a escolher a seção transversal do condutor GZSH, PE, bem como os condutores do sistema de equalização de potencial. Outra funcionalidade útil do produto é o cálculo da tensão de toque e . Você já conheceu a interface um pouco mais alta, fica assim:


O fato é que os criadores deste programa também são os criadores do Electric, então você pode baixar um dos produtos fornecidos no sortimento.

"Tempestade elétrica"

Um programa mais difícil de usar que requer habilidades de modelagem é o ElectricCS Storm. Não é aconselhável usá-lo para calcular o loop de terra de uma casa, porque. é provável que você fique confuso e calcule tudo com erros. Recomendamos trabalhar com este software para profissionais da área de energia ou estudantes de universidades com especialidades sobrepostas.

A vantagem deste produto de software é que é possível projetar um dispositivo de aterramento (GD) e, assim, exibir um modelo 3D de circuitos de proteção acabados. Além disso, a funcionalidade do programa permite calcular o ambiente eletromagnético e o aterramento das subestações.




Todos os desenhos podem ser salvos no formato dwg, para que possam ser abertos no AutoCAD.

Bem, nossa lista dos melhores programas para calcular o aterramento é fechada pelo pacote de software de engenharia de energia chamado "Shark", graças ao qual você pode calcular:

  • dispositivos de aterramento;
  • proteção contra raios;
  • características dos dispositivos de proteção;
  • perdas de tensão até 1 kV;
  • capacidade das instalações, bem como caldeiras elétricas e condicionadores de ar;
  • seção de fiação;

A interface também é intuitiva e apresentada em russo:

"Shark" está disponível para download gratuito, portanto, encontrá-lo na Internet não é difícil. Por fim, recomendamos assistir a um vídeo muito útil

A função mais importante do aterramento é a segurança elétrica. Antes de instalá-lo em uma casa particular, em uma subestação e em outros locais, é necessário calcular o aterramento.

Como é o aterramento de uma casa particular?

O contato elétrico com o solo é criado por uma estrutura metálica de eletrodos imersos no solo, juntamente com fios conectados - tudo isso é um dispositivo de aterramento (GD).

Os pontos de conexão com o carregador de um condutor, condutor de proteção ou blindagem do cabo são chamados de pontos de aterramento. A figura abaixo mostra o aterramento de um condutor de metal vertical de 2500 mm de comprimento cavado no solo. Sua parte superior é colocada a uma profundidade de 750 mm em uma vala, cuja largura é de 500 mm na parte inferior e 800 mm na parte superior. O condutor pode ser conectado por soldagem com outros eletrodos de aterramento semelhantes ao circuito com placas horizontais.

Tipo de aterramento mais simples da sala

Após a instalação do eletrodo de aterramento, a vala é coberta com terra, e um dos eletrodos deve ficar para fora. Um fio é conectado a ele acima da superfície do solo, que vai para o barramento de aterramento no painel de controle elétrico.

Quando o equipamento estiver em condições normais, haverá tensão zero nos pontos de terra. Idealmente, em caso de curto-circuito, a resistência do carregador será zero.

Quando um potencial ocorre em um ponto aterrado, ele deve ser zerado. Se considerarmos qualquer exemplo de cálculo, podemos ver que a corrente de curto-circuito I s tem um certo valor e não pode ser infinitamente grande. O solo tem uma resistência de espalhamento de corrente R s de pontos com potencial zero até o eletrodo terra:

R s \u003d U s / I s, onde U s é a tensão no eletrodo de aterramento.

Resolver o problema do cálculo correto do aterramento é especialmente importante para uma usina ou subestação, onde muitos equipamentos de alta tensão estão concentrados.

ValorRhdeterminado pelas características do solo circundante: umidade, densidade, teor de sal. Aqui, também parâmetros importantes são os desenhos dos eletrodos de aterramento, a profundidade de imersão e o diâmetro do fio conectado, que deve ser o mesmo dos condutores da fiação elétrica. A seção transversal mínima de um fio de cobre nu é de 4 mm 2 e um isolado é de 1,5 mm 2.

Se o fio de fase tocar o corpo do aparelho elétrico, a queda de tensão nele é determinada pelos valores de R c e pela corrente máxima possível. A tensão de contato Upr será sempre menor que U s, pois é reduzida pelos sapatos e roupas de uma pessoa, bem como pela distância dos eletrodos de aterramento.

Na superfície da terra, onde a corrente flui, há também uma diferença de potencial. Se for alta, uma pessoa pode cair sob a tensão de etapa U w perigosa para a vida. Quanto mais longe dos eletrodos de aterramento, menor é.

O valor de U C deve ter um valor aceitável para garantir a segurança humana.

É possível reduzir os valores de U pr e U w se R s for reduzido, devido ao qual a corrente que flui pelo corpo humano também diminuirá.

Se a tensão da instalação elétrica exceder 1 kV (por exemplo, subestações em empresas industriais), uma estrutura subterrânea é criada a partir de um circuito fechado na forma de fileiras de hastes de metal marteladas no solo e soldadas usando tiras de aço. Devido a isso, os potenciais são equalizados entre pontos adjacentes na superfície.

O trabalho seguro com redes elétricas é garantido não apenas pela presença de aparelhos elétricos aterrados. Isso ainda requer fusíveis, disjuntores e RCDs.

O aterramento não apenas fornece uma diferença de potencial para um nível seguro, mas também cria uma corrente de fuga, que deve ser suficiente para acionar o equipamento de proteção.

Não é aconselhável conectar cada aparelho elétrico ao eletrodo de aterramento. As conexões são feitas através de um barramento localizado no painel do apartamento. A entrada para ele é um fio terra ou um fio PE colocado da subestação até o consumidor, por exemplo, através do sistema TN-S.

Cálculo do dispositivo de aterramento

O cálculo consiste em determinar R s. Para isso, é necessário conhecer a resistividade do solo ρ, medida em Ohm * m. Seus valores médios são tomados como base, que são resumidos em uma tabela.

Determinação da resistividade do solo

PreparaçãoPreparaçãoResistividade p, Ohm*m
Areia a uma profundidade de água inferior a 5 m500 Terra do jardim40
Areia a uma profundidade de água inferior a 6 e 10 m1000 Chernozem50
Marga arenosa saturada em água (fluido)40 Coca3
Líquido arenoso saturado de água úmido (lamelar)150 Granito1100
Franco arenoso, saturado de água, levemente úmido (duro)300 Carvão130
Argila plástica20 Giz60
Argila semi-dura60 Marga úmida30
Marga100 Marga de barro50
Turfa20 Calcário poroso180

A partir dos valores dados na tabela, pode-se observar que o valor de ρ depende não apenas da composição do solo, mas também da umidade.

Além disso, os valores tabulares de resistividade são multiplicados pelo fator sazonal K m, que leva em consideração o congelamento do solo. Dependendo da temperatura mais baixa (0 C), seus valores podem ser os seguintes:

  • de 0 a +5 - Km = 1,3/1,8;
  • de -10 a 0 - K m \u003d 1,5 / 2,3;
  • de -15 a -10 - K m \u003d 1,7 / 4,0;
  • de -20 a -15 - K m \u003d 1,9 / 5,8.

Os valores do coeficiente K m dependem do método de colocação dos eletrodos de aterramento. O numerador mostra seus valores para imersão vertical de eletrodos de aterramento (com os topos a uma profundidade de 0,5-0,7 m) e o denominador - para uma localização horizontal (a uma profundidade de 0,3-0,8 m).

Na área selecionada, o solo ρ pode diferir significativamente dos valores tabulares médios devido a fatores naturais ou artificiais.

Quando são realizados cálculos provisórios, para um único eletrodo de aterramento vertical R g ≈ 0,3∙ρ∙ K m.

O cálculo exato do aterramento de proteção é realizado de acordo com a fórmula:

Rz = ρ/2πl∙ (ln(2l/d)+0,5ln((4h+l)/(4h-l)), Onde:

  • l é o comprimento do eletrodo;
  • d é o diâmetro da haste;
  • h é a profundidade do ponto médio dos eletrodos de aterramento.

Para n eletrodos verticais conectados por cima por soldagem R n = R s / (teste n ∙ K), onde teste K é o fator de utilização do eletrodo, levando em consideração o efeito de blindagem dos vizinhos (determinado na tabela).

Localização dos eletrodos de aterramento

Existem muitas fórmulas para calcular o aterramento. É aconselhável aplicar o método de aterramento artificial com características geométricas de acordo com o PUE. A tensão de alimentação é de 380 V para uma fonte de corrente trifásica ou 220 V para uma fonte monofásica.

A resistência de aterramento normalizada, que deve ser guiada, não é superior a 30 ohms para residências particulares, 4 ohms para uma fonte de corrente a uma tensão de 380 V e para uma subestação de 110 kV - 0,5 ohms.

Para armazenamento em grupo, é selecionado um canto laminado a quente com uma prateleira de pelo menos 50 mm. Uma tira com uma seção de 40x4 mm é usada como jumpers de conexão horizontal.

Tendo decidido a composição do solo, sua resistividade é selecionada na tabela. De acordo com a região, o coeficiente de sazonalidade crescente K m é selecionado.

O número e o método de disposição dos eletrodos da memória são selecionados. Eles podem ser instalados em uma fileira ou em um circuito fechado.

Loop de terra fechado em uma casa particular

Nesse caso, surge a influência de blindagem entre eles. É tanto maior quanto mais próximos estiverem os eletrodos de aterramento. Os valores dos coeficientes de uso dos condutores de aterramento K isp para um circuito ou dispostos em linha são diferentes.

Valores de coeficienteKEspanholem diferentes posições dos eletrodos

Número de motivos. n (uns.)
1 2 3
2 0.85 0.91 0.94
4 0.73 0.83 0.89
6 0.65 0.77 0.85
10 0.59 0.74 0.81
20 0.48 0.67 0.76
Disposição dos eletrodos em uma fileira
Número de motivos. n (uns.)A razão entre a distância entre os eletrodos de aterramento e seu comprimento
4 0.69 0.78 0.85
6 0.61 0.73 0.8
10 0.56 0.68 0.76
20 0.47 0.63 0.71

A influência dos jumpers horizontais é insignificante e pode não ser considerada nos cálculos estimados.

Exemplos de cálculo do loop de terra

Para uma melhor compreensão dos métodos de cálculo de aterramento, é melhor considerar um exemplo, ou melhor, alguns.

Exemplo 1

Os eletrodos de aterramento geralmente são feitos à mão a partir de um canto de aço de 50x50 mm e 2,5 m de comprimento. A distância entre eles é escolhida igual ao comprimento - h = 2,5 m. Para solo argiloso ρ = 60 Ohm∙m. O coeficiente de sazonalidade para a faixa intermediária, selecionada nas tabelas, é 1,45. Levando isso em consideração, ρ = 60∙1,45 = 87 Ohm∙m.

Para o aterramento, uma vala de 0,5 m de profundidade é cavada ao longo do contorno e um canto é martelado no fundo.

O tamanho da prateleira de canto é reduzido ao diâmetro nominal do eletrodo:

d = 0,95∙p = 0,995∙0,05 = 87 Ohm∙m.

A profundidade do ponto médio do canto será:

h \u003d 0,5l + t \u003d 0,5 2,5 + 0,5 \u003d 1,75 m.

Substituindo os valores na fórmula fornecida anteriormente, você pode determinar a resistência de um eletrodo de aterramento: R = 27,58 Ohm.

De acordo com a fórmula aproximada R = 0,3∙87 = 26,1 Ohm. Decorre do cálculo que uma haste será claramente insuficiente, pois, de acordo com os requisitos do PUE, o valor da resistência normalizada é R normas \u003d 4 Ohms (para uma tensão de rede de 220 V).

O número de eletrodos é determinado pelo método de aproximação de acordo com a fórmula:

n \u003d R 1 / (k teste R normas) \u003d 27,58 / (1 ∙ 4) \u003d 7 unid.

Aqui, inicialmente, é feito k teste = 1. De acordo com as tabelas, encontramos para 7 condutores de aterramento k teste = 0,59. Se substituirmos esse valor na fórmula anterior e recalcularmos novamente, obtemos o número de eletrodos n = 12 unidades. Em seguida, é feito um novo recálculo para 12 eletrodos, onde novamente de acordo com a tabela há k teste = 0,54. Substituindo esse valor na mesma fórmula, obtemos n = 13.

Assim, para 13 cantos R n \u003d R c / (n * η) \u003d 27,58 / (13 ∙ 0,53) \u003d 4 Ohm.

Exemplo 2

É necessário fazer aterramento artificial com resistência de normas R = 4 ohms, se ρ = 110 ohm∙m.

O eletrodo de aterramento é feito de hastes com diâmetro de 12 mm e comprimento de 5 m. O fator sazonal de acordo com a tabela é 1,35. Você também pode levar em conta o estado do solo k g. As medições de sua resistência foram feitas durante o período seco. Portanto, o coeficiente foi k g = 0,95.

Com base nos dados obtidos, o seguinte valor é tomado como o valor calculado da resistividade da terra:

ρ = 1,35∙0,95∙110 = 141 Ohm∙m.

Para uma única haste R = ρ/l = 141/5 = 28,2 Ohm.

Os eletrodos são dispostos em uma fileira. A distância entre eles não deve ser menor que o comprimento. Então a taxa de utilização será de acordo com as tabelas: teste k = 0,56.

Encontrando o número de hastes para obterRnormas= 4 ohms:

n \u003d R 1 / (k teste R normas) \u003d 28,2 / (0,56 ∙ 4) \u003d 12 unid.

Após a instalação do aterramento, os parâmetros elétricos são medidos no local. Se o valor real de R for maior, mais eletrodos serão adicionados.

Se houver eletrodos de aterramento naturais próximos, eles podem ser usados.

Isso é feito especialmente em uma subestação onde o valor de R mais baixo é necessário. O equipamento aqui é usado ao máximo: tubulações subterrâneas, suportes de linhas de energia, etc. Se isso não for suficiente, o aterramento artificial é adicionado.

Cálculos de aterramento independentes são estimados. Após sua instalação, devem ser feitas medições elétricas adicionais, para as quais especialistas são convidados. Se o solo estiver seco, eletrodos longos devem ser usados ​​devido à baixa condutividade. Em solo úmido, a seção transversal dos eletrodos deve ser o maior possível devido ao aumento da corrosão.

) para um único eletrodo de aterramento profundo baseado em aterramento modularé feito como um cálculo de um eletrodo terra vertical convencional feito de uma haste de metal com um diâmetro de 14,2 mm.

A fórmula para calcular a resistência de aterramento de um único eletrodo de aterramento vertical:


Onde:
ρ - resistividade do solo (Ohm*m)
L - comprimento do eletrodo de aterramento (m)
d - diâmetro do eletrodo de aterramento (m)
T - penetração do eletrodo terra (distância da superfície de aterramento até o meio do eletrodo de aterramento)(m)
π - constante matemática Pi (3,141592)
ln - logaritmo natural

Para o aterramento eletrolítico ZANDZ, a fórmula para calcular a resistência de aterramento é simplificada para a forma:

- para conjunto ZZ-100-102

A contribuição do condutor de aterramento de conexão não é considerada aqui.

Distância entre eletrodos de aterramento

Com uma configuração multieletrodo do eletrodo de aterramento, outro fator começa a influenciar a resistência final do aterramento - a distância entre os eletrodos de aterramento. Nas fórmulas de cálculo do aterramento, esse fator é descrito pelo valor "fator de utilização".

Para aterramento modular e eletrolítico, esse coeficiente pode ser desprezado (ou seja, seu valor é 1) sujeito a uma certa distância entre os eletrodos de aterramento:

  • não inferior à profundidade de imersão do eletrodo - para modular
  • não inferior a 7 metros - para eletrolítico

Conectando eletrodos ao eletrodo de aterramento

Para conectar os eletrodos de aterramento entre si e ao objeto, uma haste de cobre ou uma tira de aço é usada como condutor de aterramento.

A seção transversal do condutor é frequentemente escolhida - 50 mm² para cobre e 150 mm² para aço. É comum usar uma tira de aço convencional de 5 * 30 mm.

Para uma casa particular sem pára-raios, um fio de cobre com seção transversal de 16-25 mm² é suficiente.

Mais informações sobre a colocação do condutor de aterramento podem ser encontradas em uma página separada "Instalação do aterramento".

Serviço para calcular a probabilidade de um raio em um objeto

Se, além do dispositivo de aterramento, você precisar instalar um sistema externo de proteção contra raios, poderá usar os pára-raios exclusivos e protegidos. O serviço foi desenvolvido pela equipe ZANDZ em conjunto com o Instituto de Energia em homenagem a G.M. Krzhizhanovsky (JSC ENIN)

Esta ferramenta permite não só verificar a fiabilidade do sistema de proteção contra descargas atmosféricas, como também realizar o dimensionamento mais racional e correto da proteção contra descargas atmosféricas, proporcionando:

  • menor custo de obras de construção e instalação, reduzindo estoques desnecessários e utilizando para-raios de menor valor e menor custo de instalação;
  • menos relâmpagos no sistema, reduzindo as consequências negativas secundárias, o que é especialmente importante em instalações com muitos dispositivos eletrônicos (o número de relâmpagos diminui com a diminuição da altura dos pára-raios).
  • a probabilidade de um raio atingir os objetos do sistema (a confiabilidade do sistema de proteção é definida como 1 menos o valor de probabilidade);
  • o número de relâmpagos no sistema por ano;
  • o número de avanços de raios, ignorando a proteção, por ano.

De posse dessas informações, o projetista pode comparar os requisitos do cliente e a documentação regulatória com a confiabilidade obtida e tomar medidas para alterar o projeto de proteção contra raios.

Para iniciar o cálculo, .

O aterramento é uma estrutura valiosa que protege os proprietários de eletrodomésticos do contato direto com um fluxo de eletricidade muito útil, mas extremamente zeloso. O dispositivo de aterramento garantirá a segurança no caso de zero “queima”, o que geralmente acontece em linhas de energia suburbanas durante ventos fortes. Isso eliminará o risco de danos causados ​​por vazamentos em peças metálicas sem corrente e no gabinete devido ao isolamento com vazamento. A construção de um sistema de proteção é um evento que não requer esforço extra e super investimentos, desde que o cálculo do aterramento seja feito corretamente. Graças a cálculos preliminares, o futuro empreiteiro poderá determinar os próximos custos e a viabilidade do próximo negócio.

Construir ou não construir?

Em uma época já bastante esquecida de uma escassa quantidade de eletrodomésticos, os proprietários de casas particulares raramente “se interessavam” por um dispositivo de aterramento. Acreditava-se que os condutores de aterramento naturais, como:

  • tubulações de aço ou ferro fundido, se nenhum isolamento for colocado em torno delas, ou seja, há contato direto com o solo;
  • invólucro de aço de um poço de água;
  • suportes metálicos de cercas, lanternas;
  • trança de chumbo de redes de cabos subterrâneas;
  • reforço de fundações, colunas, treliças enterradas abaixo do horizonte de congelamento sazonal.

Observe que a bainha de alumínio das comunicações por cabo subterrâneo não pode ser usada como elemento de aterramento, porque. revestido com uma camada anticorrosiva. O revestimento protetor evita a dissipação de corrente no solo.

O tubo de água de aço colocado sem isolamento é reconhecido como o condutor de aterramento natural ideal. Devido ao comprimento considerável, a resistência à corrente de propagação é minimizada. Além disso, o abastecimento externo de água é colocado abaixo do nível de congelamento sazonal. Isso significa que a geada e o clima seco do verão não afetarão os parâmetros de resistência. Durante esses períodos, a umidade do solo diminui e, como resultado, a resistência aumenta.

A estrutura de aço de estruturas subterrâneas de concreto armado pode servir como elemento do sistema de aterramento se:

  • solo argiloso, argiloso, argiloso arenoso e arenoso úmido está em contato com uma área suficiente de acordo com os padrões da PUE;
  • durante a construção da fundação, o reforço em dois ou mais locais foi trazido à superfície;
  • os elementos de aço deste aterramento natural foram interligados por soldagem, e não por colagem de fios;
  • a resistência da armadura, que desempenha o papel de eletrodos, é calculada de acordo com os requisitos do PUE;
  • uma conexão elétrica ao barramento de aterramento é estabelecida.

Sem o cumprimento das condições acima, as estruturas subterrâneas de concreto armado não poderão desempenhar a função de aterramento confiável.

De todo o conjunto dos condutores de aterramento naturais acima, apenas as estruturas subterrâneas de concreto armado estão sujeitas a cálculos. Não é possível calcular com precisão a resistência de propagação atual de dutos, armaduras metálicas e canais de redes de energia subterrâneas. Especialmente se sua colocação foi realizada há algumas décadas e a superfície está significativamente corroída.

A eficácia do aterramento natural é determinada por medições banais, para as quais você precisa chamar um funcionário do serviço de energia local. As leituras de seu instrumento dirão se o proprietário de uma propriedade suburbana precisa ou não de um loop de aterramento repetido como complemento às medidas de aterramento existentes realizadas pelo fornecedor de eletricidade.

Se houver condutores de aterramento naturais no local com valores de resistência correspondentes aos padrões PUE, não é aconselhável providenciar aterramento de proteção. Aqueles. se o dispositivo “agente” de gerenciamento de energia apresentou menos de 4 ohms, a organização do loop de terra pode ser adiada “para depois”. No entanto, é melhor jogar pelo seguro e evitar possíveis riscos, para os quais um dispositivo de aterramento artificial está sendo construído.

Cálculos para um dispositivo de aterramento artificial

Deve-se admitir que é difícil, quase impossível, calcular completamente o dispositivo de aterramento. Mesmo entre os eletricistas profissionais, o método de seleção aproximada do número de eletrodos e as distâncias entre eles é praticado. Muitos fatores naturais afetam o resultado do trabalho. O nível de umidade é instável, muitas vezes a densidade real e a resistividade do solo, etc., não foram estudadas com certeza. Por causa do que, no final, a resistência de um circuito arranjado ou um único sistema de eletrodo de aterramento difere do valor calculado.

Essa diferença é revelada pelas mesmas medições e corrigida pela instalação de eletrodos adicionais ou pelo aumento do comprimento de uma única haste. No entanto, os cálculos preliminares não devem ser abandonados, pois ajudarão:

  • eliminar ou reduzir custos adicionais para compra de material e escavação de galhos de valas;
  • escolha a configuração ideal do sistema de aterramento;
  • traçar um plano de ação.

Para facilitar cálculos difíceis e bastante confusos, vários programas foram desenvolvidos, mas para usá-los corretamente, será útil o conhecimento sobre o princípio e o procedimento dos cálculos.

Componentes do sistema de proteção

O sistema de aterramento de proteção é um complexo de eletrodos enterrados no solo, conectados eletricamente ao barramento de aterramento. Seus principais componentes são:

  • uma ou mais hastes metálicas que transmitem a corrente espalhada para o solo. Na maioria das vezes, eles são usados ​​como martelados verticalmente nos segmentos de solo de metal laminado de comprimento longo: tubos, ângulos de prateleira iguais, aço redondo. Menos comumente, a função dos eletrodos é realizada por tubos ou chapas de aço enterradas horizontalmente em uma vala;
  • conexão de metal conectando um grupo de condutores de aterramento em um sistema funcional. Muitas vezes, este é um condutor de aterramento localizado horizontalmente de uma tira, ângulo ou barra. É soldado aos topos dos eletrodos enterrados no solo;
  • um condutor conectando o dispositivo de aterramento localizado no solo com o barramento, e através dele com o equipamento protegido.

Os dois últimos componentes são chamados coletivamente de "condutor de aterramento" e, de fato, desempenham a mesma função. A diferença é que a conexão metálica entre os eletrodos está localizada no solo e o condutor que conecta o solo ao ônibus está na superfície diurna. Daí os diferentes requisitos de materiais e resistência à corrosão, bem como a dispersão do seu custo.

Princípios e regras de cálculo

A combinação de eletrodos e condutores, chamada de aterramento, é instalada no solo, que é um componente direto do sistema. Portanto, nos cálculos, suas características estão diretamente envolvidas junto com a seleção do comprimento dos elementos de aterramento artificial.

O algoritmo de cálculo é simples. São produzidos de acordo com as fórmulas disponíveis na PUE, nas quais existem unidades variáveis ​​que dependem da decisão de um mestre independente e valores tabulares constantes. Por exemplo, o valor aproximado da resistência do solo.

Determinação do contorno ideal

Um cálculo competente de aterramento de proteção começa com a escolha de um contorno que pode repetir qualquer uma das formas geométricas ou uma linha regular. Esta escolha depende da forma e tamanho do site disponível para o mestre. É mais conveniente e fácil construir um sistema linear, pois apenas uma vala reta precisará ser cavada para instalar os eletrodos. Mas os eletrodos localizados em uma linha protegerão, o que inevitavelmente afetará a corrente de propagação. Portanto, ao calcular o aterramento linear, um fator de correção é introduzido nas fórmulas.

O esquema mais popular de auto-reconhecimento é um triângulo. Os eletrodos localizados em seus topos, a uma distância suficiente um do outro, não interferem na corrente recebida por cada um deles para se dissipar livremente no solo. Três hastes de metal para um dispositivo de proteção de casa particular são consideradas suficientes. O principal é organizá-los corretamente: colocar hastes de metal do comprimento necessário no solo a uma distância efetiva para o trabalho.

As distâncias entre os eletrodos verticais devem ser iguais, independentemente da configuração do sistema de aterramento. A distância entre duas barras adjacentes não deve ser igual ao seu comprimento.

Seleção e cálculo de parâmetros de eletrodos e condutores

Os principais elementos de trabalho do aterramento de proteção são os eletrodos verticais, pois terão que dissipar o vazamento de corrente. O comprimento das hastes metálicas é interessante, tanto do ponto de vista da eficácia do sistema de proteção, quanto do ponto de vista do consumo de metal e preço do material. A distância entre eles determina o comprimento dos componentes de ligação metálica: novamente, o consumo de material para criar condutores de aterramento.

Observe que a resistência do aterramento vertical depende principalmente de seu comprimento. As dimensões transversais não afetam significativamente a eficiência. No entanto, o tamanho da seção transversal é normalizado pelo PUE devido à necessidade de criar um sistema de proteção resistente ao desgaste, cujos elementos serão gradualmente destruídos pela corrosão por pelo menos 5 a 10 anos.

Escolhemos os parâmetros ideais, já que não precisamos de despesas extras. Não se esqueça de que quanto mais metros de metal laminado penetrarmos no solo, mais benefícios teremos do circuito. Você pode “ganhar” metros aumentando o comprimento das hastes ou aumentando seu número. Dilema: instalar vários eletrodos de aterramento fará com que você trabalhe duro como escavador, e martelar manualmente eletrodos longos com uma marreta o transformará em um martelo forte.

O que é melhor: o número ou o comprimento, o intérprete direto escolherá, mas existem regras segundo as quais é determinado:

  • o comprimento dos eletrodos, porque eles precisam ser enterrados abaixo do horizonte de congelamento sazonal em pelo menos meio metro. Portanto, é necessário que o desempenho do sistema não sofra muito com fatores sazonais, bem como com secas e chuvas;
  • distância entre os condutores de aterramento verticais. Depende da configuração do circuito e do comprimento dos eletrodos. Pode ser determinado a partir de tabelas.

É difícil e inconveniente martelar pedaços de metal laminado de 2,5 a 3 metros no chão com uma marreta, mesmo levando em consideração o fato de que 70 cm deles serão imersos em uma vala pré-escavada. O comprimento racional dos condutores de aterramento é considerado de 2,0 m com variações em torno deste valor. Não se esqueça que peças longas de metal laminado não são fáceis e muito caras para entregar no local.

Economize material de forma inteligente

Já foi mencionado que pouco depende da seção transversal do laminado, exceto o preço do material. É mais sensato comprar material com a menor área de seção transversal possível. Sem longas discussões, apresentamos as opções mais econômicas e resistentes a golpes de marreta, são elas:

  • tubos com diâmetro interno de 32 mm e espessura de parede de 3 mm ou mais;
  • canto de prateleira igual com um lado de 50 ou 60 mm e uma espessura de 4-5 mm;
  • aço redondo com um diâmetro de 12-16 mm.

Para criar uma conexão metálica subterrânea, uma tira de aço de 4 mm de espessura ou uma barra de 6 mm é mais adequada. Não se esqueça que os condutores horizontais precisam ser soldados nos topos dos eletrodos, então adicionaremos mais 20 cm à distância entre as hastes que escolhemos. A seção acima do solo do condutor de aterramento pode ser feita de 4 mm tira de aço 12 mm de largura. Você pode trazê-lo para o escudo do eletrodo mais próximo: você terá que cavar menos e economizar material.

E agora diretamente fórmulas

Decidimos a forma do contorno e as dimensões dos elementos. Agora você pode direcionar os parâmetros necessários para um programa especial para eletricistas ou usar as fórmulas abaixo. De acordo com o tipo de condutores de aterramento, selecionamos a fórmula para fazer cálculos:

Ou usamos a fórmula universal para calcular a resistência de uma haste vertical:

Para cálculos, serão necessárias tabelas auxiliares com valores aproximados, dependendo da composição do solo, sua densidade média, capacidade de reter umidade e zona climática:

Vamos calcular o número de eletrodos, não levando em consideração o valor da resistência do condutor horizontal de aterramento:

Vamos calcular os parâmetros do elemento horizontal do sistema de aterramento - o condutor horizontal:

Vamos calcular a resistência do eletrodo vertical, levando em consideração o valor da resistência do eletrodo terra horizontal:

De acordo com os resultados obtidos por cálculos diligentes, estocamos material e planejamos o tempo para o dispositivo de aterramento.

Tendo em vista que nosso aterramento de proteção terá a maior resistência durante o período seco e gelado, é aconselhável iniciar sua construção neste momento. Com a organização certa, levará alguns dias para construir o circuito. Antes de aterrar a vala, será necessário verificar a operacionalidade do sistema. Isso é feito melhor quando o solo contém a menor quantidade de umidade. É verdade que o inverno não é muito propício para trabalhar em áreas abertas, e a terraplanagem é complicada pelo solo congelado. Assim, estaremos engajados na construção do sistema de aterramento em julho ou início de agosto.